本文最初发表于2024年3月12日，并于2024年4月15日更新
海水淡化能让更多人获得安全、洁净的饮用水，但这一过程能耗高、成本昂贵。
创新技术正利用波浪能及其他形式的能量采集，减少对化石燃料的依赖，并遏制海水淡化产生的排放。
根据世界经济论坛《2024年全球风险报告》，自然资源危机是全球长期面临的主要威胁之一。
数十亿人打开水龙头，便能期待流出洁净的饮用水；但对另外数十亿人来说，现实并非如此。
人口快速增长、城市化，以及农业、工业和能源领域全球用水量增加，使越来越多的国家面临水资源短缺威胁。
满足淡水需求不断增长的一种办法是海水淡化，即去除海水中的盐分以生产饮用水。
仅靠这一过程无法避免全球水危机，但它能发挥关键作用，让世界各地更多人获得洁净、安全的饮用水。
未来的水危机
在某一特定时期，当用水需求超过可用供水量时，就会出现水资源短缺——这可能是因为供水基础设施不足，或相关机构未能平衡人们的需求。
2022年，有22亿人无法获得安全管理的饮用水。联合国称，其中有超过7亿人生活在缺乏基本供水服务的环境中。
到2030年，全球淡水资源可能出现40%的缺口；与此同时，世界人口预计将从目前的80亿增至2050年的97亿，届时世界将面临严重的水危机。
世界资源研究所数据显示，撒哈拉以南非洲的用水需求变化预计最大，到本世纪中叶将增长163%。这一增幅是预计排名第二的拉丁美洲变化率的四倍。
地球表面近三分之二被水覆盖，海洋中蕴含地球全部水资源的96.5%。然而，海水含盐量高，不适合人类饮用。这正是海水淡化发挥作用的地方。
海水淡化的类型
海水淡化有多种方法，但大多数采用反渗透或多级闪蒸工艺去除海水中的盐分。
在这两种方法中，反渗透效率更高。该工艺使用一种特殊膜作为过滤器，海水通过时，膜会阻挡并去除盐分。强力泵在此过程中产生足够的压力，确保提取出纯水。
多级闪蒸海水淡化不使用过滤器，而是让盐水经受蒸汽加热和压力变化，使部分水分蒸发——也就是“闪蒸”——成为水蒸气或淡水，同时留下含盐浓水作为副产品。
世界经济论坛正在采取哪些行动，应对全球水资源挑战？
这两种海水淡化工艺都会产生含盐量很高的浓盐水，排回天然水体时可能威胁海洋生态系统。
这两种方法的产物都是洁净的饮用水。但海水淡化除了去除盐分，还会去除有机或生物化学化合物，从而避免产出的水传播腹泻或其他疾病。
波浪能驱动的创新
反渗透工厂比多级闪蒸工厂效率更高，但大型海水淡化厂需要大量能源和维护，建设和运营成本也很高。
目前正在开发多种创新型海水淡化系统，以减少其运行所需的能源及相关排放。
Oneka是一项由波浪能驱动的海水淡化技术，属于此类创新之一。加拿大海水淡化公司Oneka Technologies介绍，系泊在海床上的浮标利用波浪能驱动水泵，将海水压过过滤器和反渗透膜。随后，淡水仅凭波浪的自然运动再次输送至岸上。
与主要通过燃烧化石燃料供能的大型岸上海水淡化厂相比，这套系统有多项优势，但运行需要较大的波浪。
该公司称，例如，与典型海水淡化厂相比，这些小型浮动装置所需的沿海土地减少90%。利用零排放的波浪能而非电力，所需能源更少，产生的排放也低于传统海水淡化厂。
“海水淡化设施通常由化石燃料供能，”Oneka Technologies首席创新官苏珊·亨特告诉BBC，“但世界确实已经到了一个转折点。我们希望摆脱由化石燃料驱动的海水淡化。”
Oneka Technologies创始人兼首席执行官德拉甘·图蒂奇补充说：“我们的使命是让海洋成为一种经济实惠且可持续的水源。”
太阳能——低成本水净化
伦敦国王学院的研究人员与麻省理工学院及亥姆霍兹可再生能源系统研究所合作，利用太阳能将盐水转化为淡水。
一组专用膜将盐离子导入浓盐水流中，从而留下可饮用的淡水。该系统可根据日照变化进行调整，同时不影响产出的饮用水量。
研究人员称，这一工艺比传统海水淡化方法便宜20%，有望推动发展中国家提供饮用水的工作。
荷兰初创公司Desolenator在世界经济论坛创新平台Uplink的支持下，也在利用太阳能，为社区和企业提供低成本的“水即服务”模式。
该公司称，这项技术无需使用膜或有害化学品，客户还可以根据需求选择特定类型的水：超纯水、纯净饮用水或定制的矿物质再添加水。
每座模块化工厂每天最多可生产25万升淡水，帮助水资源匮乏地区加强水安全。
“我们完全依靠太阳能运营，不使用有害化学品，目前还在建设零液体排放系统。这将使我们成为全球首个完全循环的太阳能海水淡化技术，”Desolenator联合创始人阿列克谢·列文说。
“我们把废弃浓盐水转化为盐，因此没有任何东西会排回环境。这是一项可部署的分布式技术，也将成为最可持续的海水淡化方案，”他说。
避免自然资源危机
水资源短缺等自然资源危机被列入世界经济论坛的《2024年全球风险报告》，被视为未来十年世界面临的十大威胁之一。
目前，中东等地区已在使用海水淡化厂。该地区气候炎热，经济蓬勃发展且具备技术实力。但报告称，传统海水淡化厂能耗高、成本昂贵，阻碍了其广泛普及。
然而，降低海水淡化厂运行能耗及其温室气体排放的创新，可能改变这一局面，让面临水资源挑战的社区更容易获得淡水。
